降压转换器及其控制方法

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种降压转换器及其控制方法。

背景技术

与普通的降压转换器相比，三电平或三级(3-level)降压转换器通过使用飞跨电容器(flying capacitor)对输入电压进行分压，并且三电平降压转换器具有有效率的转换比和较低的开关损耗。但是，为了保持三电平降压转换器的性能，应控制飞跨电容器的电压为输入电压的一半(即，飞跨电容器两个端子之间的电压差最好为输入电压的一半)。飞跨电容器的这种控制机制包括复杂的栅极驱动器(gate driver)、预充电电路(pre-chargingcircuit)和监视电路(monitoring circuit)，这给电路设计带来了困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种降压转换器及其控制方法，降压转换器具有飞跨电容器电压平衡控制电路，使用简单的控制机制来有效地平衡飞跨电容器的电压，以解决上述问题。

根据本发明的第一方面，公开一种降压转换器，包括：

输出级，包括多个开关和飞跨电容器，其中，该多个开关串联连接，该飞跨电容器耦接在两个开关之间，并且该输出级配置为接收输入电压以产生输出电压；

飞跨电容器电压平衡控制电路，用于将该飞跨电容器的电压与该输入电压的一半进行比较以产生比较结果，该飞跨电容器电压平衡控制电路还响应该比较结果，基于该第一脉宽调制信号和该第二脉宽调制信号以产生第一控制信号和第二控制信号；以及

驱动器，耦接至该飞跨电容器电压平衡控制电路和该输出级，配置为根据该第一控制信号和该第二控制信号产生多个驱动信号，其中，该多个驱动信号布置为分别控制该多个开关。

根据本发明的第二方面，公开一种降压转换器的控制方法，其中，该降压转换器包括输出级，该输出级包括多个开关和飞跨电容器，该多个开关串联连接，该飞跨电容器耦接在两个开关之间，该输出级配置为接收输入电压以产生输出电压，控制方法包括以下步骤：

将该飞跨电容器的电压与该输入电压的一半进行比较以产生比较结果；

参照该比较结果，以基于第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号产生第一控制信号和第二控制信号；以及

根据该第一控制信号和该第二控制信号分别产生多个驱动信号以控制该多个开关。

本发明的降压转换器由于包括飞跨电容器电压平衡控制电路，用于将该飞跨电容器的电压与该输入电压的一半进行比较以产生比较结果，该飞跨电容器电压平衡控制电路还响应该比较结果，基于该第一脉宽调制信号和该第二脉宽调制信号以产生第一控制信号和第二控制信号；以及驱动器，耦接至该飞跨电容器电压平衡控制电路和该输出级，配置为根据该第一控制信号和该第二控制信号产生多个驱动信号，其中，该多个驱动信号布置为分别控制该多个开关。因此飞跨电容器电压平衡控制电路可以根据该飞跨电容器的电压与该输入电压的一半的比较结果来确定如何控制多个开关，从而选择适合于当前需求的开关配置，并且使开关的切换更加顺畅，飞跨电容器的电压控制的更加稳定。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施例的降压转换器的图。

图2-5显示了输出级的状态STATE0–STATE3的图。

图6是示出根据本发明的一个实施例的FCVB控制电路的图。

图7是根据本发明的一个实施例的FCVB控制电路的详细电路图。

图8是图7所示的FCVB控制电路内的信号的时序图。

图9示出了根据本发明另一实施例的输出级的图。

具体实施方式

以下描述是实施本发明的最佳构想模式。进行该描述是为了说明本发明的一般原理，而不应被认为是限制性的。本发明的范围由所附权利要求书确定。

在下文中参考附图充分描述了本发明构思，在附图中示出了本发明构思的示例性实施例。根据以下示例性实施例，本发明构思的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法将变得显而易见，所述实施例将参考附图进行更详细地描述。然而，应当注意，本发明构思不限于以下示例性实施例，并且可以以各种形式实现。因此，提供示例性实施例仅是为了公开发明构思，并且使本领域技术人员知道发明构思的类别。

在此使用的术语仅是出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数术语“一”，“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。应当理解，当一个元件被称为“连接”或“接触”到另一个元件时，它可以直接连接或接触到另一个元件，或者可以存在中间元件。

类似地，应该理解的是，当诸如层、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上，或者可以存在中间元件。相反，术语“直接”是指不存在中间元件。应该理解的是，当在本文中使用时，术语“包括”和/或“包含”规定了所述特征、整体(integer)、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其组合。

图1是示出根据本发明的一个实施例的降压转换器100的图，其中，降压转换器100是3级降压转换器。如图1所示，降压转换器100包括驱动器110、飞跨电容器电压平衡(flying capacitor voltage balance，FCVB)控制电路120、误差放大器130、脉宽调制(pulse-width modulation，PWM)信号发生器140、包括四个开关M1-M4和飞跨电容器CF的输出级102、电感器L、电容器CL、电阻器R1和电阻器RL。关于输出级102，每个开关M1-M4可以由P型金属氧化物半导体(P-type metal-oxide-semiconductor，PMOS)、N型金属氧化物半导体(N-type metal-oxide-semiconductor，NMOS)或任何其他合适的开关来实现，并且开关M1-M4串联连接，其中，开关M1耦接在输入电压Vin与节点N1之间，开关M2耦接在节点N1与节点N2之间，开关M3耦接在节点N2与节点N2之间，开关M4耦接在节点N3和接地电压之间。另外，飞跨电容器CF耦接在节点N1和N3之间，即，飞跨电容器CF的一个端子连接至节点N1，并且飞跨电容器CF的另一端子连接至节点N3。

在降压转换器100的操作或运行期间，需要将飞跨电容器CF的电压(或称为跨压)控制为“0.5*Vin”以使降压转换器100具有更好的性能，即VH与VL之间的电压差(跨压)为最好是“0.5*Vin”(即VH-VL＝0.5*Vin)。因此，误差放大器130配置为将输出电压Vout与参考电压进行比较以产生控制信号Vc，并且PWM信号发生器140响应于控制信号Vc以产生具有适当的占空比的第一PWM信号PWM1和第二PWM信号PWM2，其中第一PWM信号PWM1和第二PWM信号布置为控制不同的开关M1-M4。另外，FCVB控制电路120配置为对电压VL或电压VH采样以根据第一PWM信号PWM1和第二PWM信号PWM2产生第一控制信号GA1和第二控制信号GA2。具体地，基于电压VH/VL的采样结果，FCVB控制电路120可以分别基于第一PWM信号PWM1和第二PWM信号PWM2来生成控制信号GA1和GA2，或者FCVB控制电路120执行交换机制分别基于第二PWM信号PWM2和第一PWM信号PWM1产生控制信号GA1和GA2。然后，驱动器110基于第一控制信号GA1和第二控制信号GA2产生驱动信号NG1-NG4。在该实施例中，驱动器110基于第一控制信号GA1生成驱动信号NG1和NG4，以控制用作子降压转换器(sub-buck-converter)的开关M1和M4，并且驱动器110还基于第二控制信号GA2生成驱动信号NG2和NG3。，以控制用作另一个子降压转换器的开关M2和M3。

因为降压转换器100专注于FCVB控制电路120，并且误差放大器130和PWM信号发生器140的操作或运行是本领域技术人员众所周知的，所以以下描述仅描述了降压转换器100、驱动器110和输出级。

图2-5示出了输出级102的状态STATE0-STATE3。在图2中，驱动器110产生驱动信号NG1-NG4来控制开关M1-M4处于充电状态(STATE0)。具体地，在状态STATE0下，开关M1和M3导通，而开关M2和M4不导通，即，飞跨电容器CF经由开关M1由输入电压Vin充电。在图3中，驱动器110产生驱动信号NG1-NG4以控制开关M1-M4在状态STATE1下操作，其中，开关M3和M4导通，而开关M1和M2不导通，此时节点N2处的电压可能是零。在图4中，驱动器110产生驱动信号NG1-NG4以控制开关M1-M4工作在放电状态(STATE2)，其中，开关M2和M4导通，而开关M1和M3不导通，即飞跨电容器CF通过开关M4放电。在图5中，驱动器110产生驱动信号NG1-NG4以控制开关M1-M4在状态STATE3下操作，其中，开关M1和M2导通，而开关M3和M4导通，此时飞跨电容器CF的跨压可能是0.5*Vin(或者0.5*VIN)。

图6是示出根据本发明的一个实施例的FCVB控制电路120的图。如图6所示，FCVB控制电路120包括采样和保持电路610、比较和控制电路620以及切换电路630。在FCVB控制电路120的操作或运行期间，采样和保持电路610配置为采样在STATE0下的电压VL，或采样在STATE2下的电压VH，以产生采样结果。在STATE0下采样电压VL(节点N3处的电压)，从而判断在充电状态时飞跨电容器CF是否已经充满，例如采样的电压VL若大于0.5*Vin，则表示飞跨电容器CF的跨压较小，飞跨电容器CF尚未充满电，需要进一步充电(例如原本按照正常运行下一个周期应该是处于放电状态，但是由于目前飞跨电容器CF尚未充满电，则下一个周期将会继续充电，例如经由STATE1或3之后处于STATE0的状态继续充电)，若采样的电压VL若不大于(小于等于)0.5*Vin，则表示飞跨电容器CF的跨压较大，飞跨电容器CF过充了或者充满，需要进行放电，例如经由STATE1或3之后处于STATE2进行放电；在STATE2下采样电压VH(节点N1处的电压)，从而判断在放电状态时飞跨电容器CF是否已经充分放电，例如采样的电压VH若大于0.5*Vin，则表示飞跨电容器CF的跨压较大，放电还不充分，因此下个周期可能需要继续放电(例如原本按照正常运行下一个周期应该是处于充电状态，但是由于处于飞跨电容器CF放电还不充分，因此下一个周期将继续放电，例如经由经由STATE1或3之后在STATE2的状态继续放电)，若采样的电压VH不大于(小于等于)0.5*Vin，则表示飞跨电容器CF的跨压较小，放电较充分，因此下个周期可能进入到充电状态(或者经过STATA1或STATA3之后再进入到充电状态STATE0)。具体地，当驱动器110控制输出级102在STATE0(充电状态)下操作或运行时，采样保持电路610对电压VL进行采样以生成采样结果(注意，这里未对电压VH进行采样)；当驱动器110控制输出级102在状态STATE2(放电状态)下工作时，采样和保持电路610对电压VH采样以产生采样结果(注意，这里未对电压VL进行采样)。然后，比较和控制电路620将采样结果与“0.5*Vin”进行比较以产生比较结果，并且比较和控制电路620还根据比较结果产生交换信号Vex。然后，开关电路630响应于交换信号Vex，以确定是否交换接收到的PWM信号。具体地，如果采样结果不大于“0.5*Vin”，则开关电路630使用第一PWM信号PWM1产生第一控制信号GA1，而在下一周期开关电路630使用第二PWM信号PWM2产生第二控制信号GA2，也就是说，在采样结果不大于“0.5*Vin”时，下一个周期将不会停留在当前的状态(不会停留在当前的STATE)，而是会进入到下一个状态(STATE)，例如在采样结果不大于“0.5*Vin”时，当前状态是充电，则下一个周期不在充电状态，例如会到放电状态，当然在两者之间还可以具有其他状态(例如STATE1或3)；反之亦然；在一个实施例中，第一控制信号GA1为第一PWM信号PWM1，第二控制信号GA2为第二PWM信号PWM2。如果采样结果大于“0.5*Vin”，则开关电路630交换内部信号，即开关电路630使用第一PWM信号PWM1产生第二控制信号GA2，而在下一周期开关电路630使用第二PWM信号PWM2产生第一控制信号GA1，也就是说，在采样结果大于“0.5*Vin”时，下一个周期将停留在当前的状态(停留在当前的STATE)，例如在采样结果大于“0.5*Vin”时，当前状态是充电，则下一个周期会继续充电，当然在两者之间还可以具有其他状态(例如STATE1或3)；反之亦然；在一个实施例中，第一控制信号GA1为第二PWM信号PWM2，第二控制信号GA2为第一PWM信号PWM1。

关于图6所示的FCVB控制电路120，当驱动器110控制输出级102在状态STATE0(充电状态)下操作时，如果电压VL大于“0.5*VIN”，则飞跨电容器可以将CF视为充电不足，因此比较和控制电路620生成交换信号Vex到开关电路630，以便输出级102在下一个周期仍以状态STATE0操作。另外，当驱动器110控制输出级102在状态STATE2(放电状态)下操作时，如果电压VH大于“0.5*VIN”，则可以认为飞跨电容器CF没有充分放电，因此比较与控制电路620产生交换信号Vex至切换电路630，以使输出级102在下一个周期仍工作在STATE0。

注意，可以在状态STATE0/STATE2的两个之间添加状态STATE1/STATE3。例如，如果控制输出级102在STATE0下在两个相邻的周期中操作或运行，则驱动器110可以控制输出级102按顺序在STATE0、STATE1、STATE0和STATE1下工作。如果控制输出级102在状态STATE2下在两个相邻周期中操作或运行，则驱动器110可以控制输出级102按顺序在STATE2、STATE1、STATE2和STATE1中操作或运行；并且，如果控制输出级102在STATE0和STATE2下在两个相邻的周期中操作或运行，则驱动器110可以控制输出级102依次在STATE0、STATE1、STATE2和STATE1下工作，或者输出级102依次在STATE0、STATE1、STATE2和STATE3下工作，也就是说，在STATE0与STATE2之间可以具有STATE1或STATE3，其中STATE1或STATE3可能仅是一小段时间，例如根据负载out的需要调整连接到输入电压Vin或者接地。因为本发明着重于充电状态和放电状态，所以在以下描述中可以省略状态STATE1/STATE3。

注意，通过交换PWM信号PWM1和PWM2或交换控制信号GA1和GA2，FCVB控制电路120可以控制驱动器110生成驱动信号NG1-NG4以改变输出级102的状态。即，无需重新生成第一PWM信号PWM1和第二PWM信号PWM2就可以容易地实现输出级102的状态改变，并且误差放大器130和PWM信号发生器140可以保持其原始操作。

图7是根据本发明的一个实施例的FCVB控制电路120的详细电路。如图7所示，采样保持电路610包括开关SW1和SW2以及电容器C1；比较和控制电路620包括比较器710，XOR(异或)门720和逻辑电路730。关于采样和保持电路610的操作或运行，开关SW2由第一控制信号GA1控制，开关SW1由第一控制信号GA1的反相信号(即，GA1)控制，以及电容器C1的上端的电压Vcap用作采样和保持电路610的采样结果。关于比较和控制电路620的操作，比较器710配置为比较采样结果和“0.5*Vin”以产生比较结果CMP，XOR门720接收比较结果CMP和第一控制信号GA1以产生信号CMPOUT，并且逻辑电路730产生根据信号CMPOUT交换信号Vex。此外本实施例中XOR门720可以集成到逻辑电路730中，或者XOR门720的功能可以在逻辑电路730中实现，因此XOR门720可以是可选的，在一些实施例中可以省略XOR门720。

一起参考图7和图8，图8是图7所示的FCVB控制电路120内的信号的时序图。在图8所示的时序图中，信号PSTATE由控制电路提供。例如PWM信号发生器140，以指示或表明在默认设置中哪个时段被安排用于充电阶段(STATE0)，以及哪个时段被安排用于放电状态(STATE2)。在该实施例中，当信号PSTATE具有逻辑值“1”时，输出级102可以在预设设置下在状态STATE0下操作；当信号PSTATE具有逻辑值“0”时，输出级102可以在预设设置下以状态STATE2操作。在该实施例中，可以通过使用交换信号Vex来控制开关电路630来交换输出级102的状态，即输出级102的实际状态不受信号PSTATE的限制。

具体地，参照图8所示的时间段T1(当前周期有充电状态)，信号PSTATE具有逻辑值“1”，开关电路630参照第一PWM信号PWM1和第二PWM信号PWM2分别产生第一控制信号GA1和第二控制信号GA2(例如，GA1＝PWM1，GA2＝PWM2)，驱动器110使用第一控制信号GA1和第二控制信号GA2来控制输出级102在STATE0下工作。此时，开关SW2导通，并且电压VL被采样到采样结果Vcap。在对电压VL进行采样的期间，采样结果Vcap始终低于(不大于)“0.5*Vin”(例如表示当前周期充电充足)，因此比较结果CMP具有逻辑值“0”，因此产生具有逻辑值“0”的交换信号Vex，也即，在下一个周期(例如时间段T2)中，开关电路630不需要交换PWM信号PWM1/PWM2(例如按照原本正常运行的方式，本周期T1是充电周期，下一个周期应当是放电周期，并且依次循环下去。现在飞跨电容器CF已经充满，则可以继续按照原本的运行方式，下一个周期(T2)就进入到放电周期或者经由STATE1或3(例如T1时段的后段部分)到放电周期STATE2，因此开关电路630不需要交换PWM信号PWM1/PWM2)。另外，基于信号CMPOUT生成图8所示的信号CMPOUT[n]以对准信号PSTATE的边界，以用于逻辑电路730内的内部逻辑计算。

关于图8所示的时段T2(当前周期有放电状态)，信号PSTATE具有逻辑值“0”，并且开关电路630参考第一PWM信号PWM1和第二PWM信号PWM2以产生第一控制信号GA1和第二控制信号GA2(例如GA1＝PWM1，GA2＝PWM2)，驱动器110使用第一控制信号GA1和第二控制信号GA2控制输出级102在状态STATE2下工作。此时，开关SW1导通，并且电压VH被采样到采样结果Vcap。在对电压VH进行采样的期间，采样结果Vcap大于“0.5*Vin”，下一个周期应仍处于状态STATE2(例如表示当前周期放电不充分，需要继续放电)。因为输出级102的预设状态是STATE0(例如按照T1时段充电，T2时段放电，在T3时段或周期预设状态为处于充电的状态STATE0)，所以逻辑电路730在下一个周期中产生具有逻辑值“1”的交换信号Vex，也就是说，在下一个周期开关电路630需要交换PWM信号PWM1/PWM2(例如原本按照正常的运行方式T3时段应为充电的状态(STATE0)，然而此时采样结果表明飞跨电容器CF放电不充分，需要继续放电，因此下一个周期(T3)继续停留在放电状态STATE2(例如可以经由STATE1或3(例如T2时段的后段部分)到放电状态STATE2))。

关于图8所示的时段T3(当前周期有放电状态)，信号PSTATE具有逻辑值“1”，但是由于比较结果CMP在时段T2中具有逻辑值“1”，因此比较和控制电路620生成交换具有逻辑值“1”的信号Vex，以控制开关电路630具有交换机制，开关电路630参考第一PWM信号PWM1以生成第二控制信号GA2，并且开关电路630参考第二PWM信号PWM2产生第一控制信号GA1(例如GA1＝PWM2，GA2＝PWM1)，驱动器110使用第一控制信号GA1和第二控制信号GA2控制输出级102在状态STATE2下工作。此时，开关SW1导通，并且对电压VH采样以生成采样结果Vcap。在对电压VH进行采样的期间，在周期T3中采样结果Vcap不大于“0.5*Vin”(例如表示当前周期已经充分放电)，因此比较结果CMP的逻辑值为“0”，即下一个周期(T4)应在状态STATE0下操作或运行(以进行充电)。因为输出级102的预设状态是状态STATE2(例如按照原本正常的运行方式，T4时段应该是放电的状态)，所以逻辑电路730生成具有逻辑值“1”的交换信号Vex，也就是说，开关电路630需要在下一周期交换PWM信号PWM1/PWM2(例如按照原本正常的运行方式(T1时段充电，T2时段放电，T3时段充电，T4时段放电)；但是采样的结果表明下一个周期(T4)需要为充电状态，因此需要改变原本的状态，在下一个周期进入到充电周期或者经由STATE1或3(例如T3时段的后段部分)到进入到充电周期STATE0)。

关于图8所示的时段T4(当前周期有充电状态)，信号PSTATE具有逻辑值“0”，但是由于比较结果CMP在时段T3中具有逻辑值“0”，因此比较和控制电路620生成交换具有逻辑值“1”的信号Vex，以控制开关电路630具有交换机制，开关电路630参考第一PWM信号PWM1以生成第二控制信号GA2，并且开关电路630参考第二PWM信号PWM2产生第一控制信号GA1(例如GA1＝PWM2，GA2＝PWM1)，驱动器110使用第一控制信号GA1和第二控制信号GA2控制输出级102在STATE0下工作。此时，开关SW2导通，并且对电压VL进行采样以生成采样结果Vcap。在对电压VL进行采样的期间，在周期T4中采样结果Vcap大于“0.5*Vin”(例如表示当前周期充电不充足)，因此比较结果CMP具有逻辑值“1”，即下一个周期应在状态STATE0下操作或运行(以继续充电)。因为输出级102的预设状态也是STATE0(例如按照原本正常的运行方式，T5时段应该是充电的状态)，所以逻辑电路730产生具有逻辑值“0”的交换信号Vex，也就是说，开关电路630不需要在下一个周期中交换PWM信号PWM1/PWM2(例如按照原本正常的运行方式(T1时段充电，T2时段放电，T3时段充电，T4时段放电，T5时段充电)；采样的结果表明下一个周期(T5)需要为充电状态，因此不需要改变原本的状态，下一个周期继续停留在充电状态STATE0或者经由STATE1或3(例如T4时段的后段部分)到充电周期STATE0)。

关于图8所示的时段T5(当前周期有充电状态)，信号PSTATE具有逻辑值“1”，并且开关电路630参考第一PWM信号PWM1和第二PWM信号PWM2，以产生第一控制信号GA1和第二控制信号GA2(例如GA1＝PWM1，GA2＝PWM2)，驱动器110使用第一控制信号GA1和第二控制信号GA2控制输出级102在状态STATE0下工作或运行。此时，开关SW2导通，并且将电压VL采样到采样结果Vcap。在对电压VL进行采样的期间内，开始时采样结果Vcap不大于“0.5*Vin”(例如表示当前周期已经充分充电)，下一个周期应在状态STATE2下运行。因为输出级102的预设状态是状态STATE2(例如按照原本正常的运行方式，T6时段应该是放电的状态)，因此预设状态与当前判断的状态是一致的，所以逻辑电路730生成具有逻辑值“0”的交换信号Vex，也就是说，开关电路630不需要在一个周期中交换PWM信号PWM1/PWM2(例如按照原本正常的运行方式(T1时段充电，T2时段放电，T3时段充电，T4时段放电，T5时段充电，T6时段放电，其中第一PWM信号PWM1和第二PWM信号PWM2已经设置为这种状态)；采样的结果表明下一个周期(T6)需要为放电状态，因此不需要改变原本按计划的状态，下一个周期会到放电状态STATE2或者经由STATE1或3(例如T5时段的后段部分)到充电周期STATE2)。

鉴于以上所述，通过简单地使用FCVB控制电路120，输出级102可以始终在适当的状态下操作或运行，并且PWM信号发生器140可以具有其原始操作或运行。另外，FCVB控制电路120是具有低功耗的数字式电路。

在图7和8所示的实施例中，可以通过考虑信号PSTATE和信号CMPOUT[n]来简单地获得交换信号Vex。例如，如果信号PSTATE具有逻辑值“1”，并且信号CMPOUT[n]具有逻辑值“1”，则使交换信号Vex具有逻辑值“1”；如果信号PSTATE具有逻辑值“0”，并且信号CMPOUT[n]具有逻辑值“0”，则交换信号Vex也使能为逻辑值“1”；否则，交换信号Vex具有逻辑值“0”。然而，以上逻辑计算不是对本发明的限制。只要基于通过在状态STATE0处对电压VH进行采样或通过在状态STATE2处对电压VL进行采样而产生的采样结果来确定交换信号Vex，比较和控制电路620就可以具有任何合适的逻辑电路设计。

注意，图7所示的FCVB控制电路120和图8所示的时序图仅用于说明目的。只要FCVB控制电路120在STATE0下对电压VL进行采样，并且FCVB控制电路120在STATE2下对电压VH进行采样以生成采样结果，以确定是否交换PWM信号PWM1/PWM2以使输出级在下一周期102具有适当的状态时，FCVB控制电路120可以具有不同的电路设计。

另外，图1所示的输出级102可以由图9所示的输出级900代替。如图9所示，与输出级102相比，输出级900还包括开关M5、开关M6和电容器CM，其中，开关M5耦接在节点N1和N4之间，开关M6耦接在节点N3和N4之间，并且电容器CM耦接在节点N4和接地电压之间。另外，驱动器110还生成驱动信号NG5和NG6以分别控制开关M5和M6。

另外，FCVB控制电路120的控制机制可以由5级(或五电平)降压转换器来实现。例如，五电平(或5级)降压转换器的输出级可以具有串联连接的八个开关。

简要地总结，在本发明的降压转换器中，通过使用乒乓式(Bang-bang，例如将PWM1与PWM2按需进行交换)FCVB控制电路来感测飞跨电容器的电压以交换PWM信号，输出级可以在适当的状态下操作而无需改变原始控制步骤。因此，降压转换器可以使用简单的设计来有效地平衡飞跨电容器的电压。

本领域的技术人员将容易地观察到，在保持本发明教导的同时，可以做出许多该装置和方法的修改和改变。因此，上述公开内容应被解释为仅由所附权利要求书的界限和范围所限制。